Строительство дамб для защиты прибрежных районов от наводнений – привычная практика, казалось бы, безотказная стратегия. Но новое исследование, опубликованное в журнале Geophysical Research: Oceans, бросает вызов этой уверенности, утверждая, что эти грандиозные инженерные сооружения могут стать причиной усиления самого бедствия, которое они приззваны предотвратить.
Эстуарии – не просто воронки, а динамичные системы
Ученые сосредоточили внимание на плотинах, возведенных в устьях рек, где бурная жизнь реки встречается с приливами могучего океана. Такие проекты, стремительно набирающие популярность по всему миру, задумывались как щит против усиления штормов, проникновения соленой воды и подъема уровня моря, вызванного климатическими изменениями.
Исследователи проанализировали столетние данные и наблюдения в Чарлстон-Харбор, Южная Каролина, и пришли к неожиданному выводу: прибрежные дамбы не всегда играют роль спасителя. Их влияние на риск наводнений оказывается двояким – они могут как уменьшить, так и увеличить его, в зависимости от продолжительности прилива и трения, возникающего из-за потока воды.
Волны, отраженные воронкой
“Мы привыкли думать, что штормовые волны ослабевают по мере продвижения вглубь материка, – объясняет ведущий автор исследования Стивен Дикстра, доцент Колледжа рыболовства и океанологии Университета Аляски в Фэрбенксе. – Но форма эстуария может обернуться неожиданностью: вместо ослабления волны могут усиливаться.
Эстуарии, как правило, напоминают воронки, сужающиеся по мере приближения к морю. Плотина, возведенная в устье, сокращает длину этой воронки, создавая искусственную стену, которая отражает штормовые волны, направляя их глубже в материк. Форма сужающегося канала порождает дополнительные отражения волн, меняющиеся в зависимости от продолжительности прилива. Дикстра сравнивает это явление с брызгами в ванне: при определенной частоте колебаний вода выплескивается за борт.
Моделирование рисков: от Чарлстона до Аляски
Используя компьютерное моделирование, исследователи взяли Чарльстонскую гавань как отправную точку и проанализировали реакцию на наводнения в 23 других устьях рек по всему миру – от запруженных эстуарий до естественных. Среди них был и залив Кука на Аляске.
Результаты подтвердили: форма бассейна и искусственное его укорачивание плотиной являются ключевым фактором, определяющим движение штормовых волн и приливов вглубь материка. При определенной амплитуде и продолжительности волны в районах с плотинами могут усиливаться вместо того, чтобы ослабевать.
Дальний резонанс
Удивительно, но исследование показало, что влияние созданной человеком инфраструктуры ощущается далеко за пределами прибрежных дамб. В районе Чарлстона самые высокие штормовые волны наблюдаются на расстоянии более 50 миль от берега.
“Одна из самых тревожных причин этого – люди не всегда осознают, что находятся в зоне влияния побережья,” – подчеркивает Дикстра. “Подъём уровня моря заставляет людей, живущих далеко от береговой линии, понимать, что они не свободны от его воздействия, и это особенно ярко проявляется во время масштабных наводнений.”
Помимо Стива Дикстры, в исследовании приняли участие Энрика Випарелли, Александр Янковский и Рэймонд Торрес из Университета Южной Каролины, а также Стефан Талке из Калифорнийского политехнического университета в Сан-Луис-Обиспо.
